[发明专利]一种变速风电机组参与电力系统调频的方法

权利要求书

1.一种变速风电机组参与电力系统调频的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：①初始化功率裕度、浆距角、有功指令、转速；②判断转速是否大于额定转速；③若转速大于或等于额定转速则确定电磁转矩，若转速小于额定转速则利用减载曲线进行超速控制直至转速大于或等于额定转速；④确定电磁转矩并应用桨距角与转矩的关系曲线确定最佳电磁转矩对应的浆距角；⑤判断系统频率是否正常，若正常则返回步骤②；若不正常，则释放转子动能以响应系统频率变化；

所述步骤④中电磁转矩的计算过程是：定义以pu为单位的功率裕度x为产生的功率与可从风中提取的最大功率P_opt之比，表述为：从该风速开始，直到风电机组的额定风速，通过组合桨距角和电磁转矩来实现所需的功率裕度；功率裕度(1-x)的进一步表示为：其中，为每一个功率裕度所对应的最小风速，针对每个风速和功率裕度x，求解该等式，计算每种情况下所需的桨距角，对于每种组合，可以找到减载所需的最佳电磁转矩：

所述步骤④中桨距角与转矩的关系曲线的计算过程为：对于步骤③中每个功率裕度x，存在与额定风速下的减载操作点相对应的桨距角β_max，从该桨距角开始，所需的减载操作的电磁转矩变得恒定，因此它被计算为：

2.如权利要求1所述的一种变速风电机组参与电力系统调频的方法，其特征在于，所述步骤③中应用T-ω曲线进行超速控制，让转子转速超越MPPT运行点，机组功率下降实现减载，在该操作范围内桨距角为0°；当超速控制无法满足减载要求时，启用变桨控制。

3.根据权利要求1所述的一种变速风电机组参与电力系统调频的方法，其特征在于，该频率控制方法的主要控制过程为：

1)根据计算的出的电磁转矩应用于风电机组的减载控制方案中，给定频率偏差，主频率控制的功频下垂特性以每单位值输出风电机组的期望功率裕度增加或减少；

2)在给定总功率裕度参考的情况下，将该变化添加到所需的稳态功率裕度；稳态功率裕度参考指的是在电网的正常操作条件下保持的功率裕度，即在具有稳定的情况下频率级别为50Hz；考虑到风电机组的旋转速度低于额定值，获得电磁转矩参考值Te；

3)将转矩参考值送到功率转换器中，一旦达到风力的额定速度，就可以调节桨距角；传统的速度控制器驱动变桨执行器；使其不超过风电机组的速度，在该操作范围中，获得发电机的转矩参考值后可得相应的有功备用容量，减载过程中变桨控制因其运行于机械部件作为粗调方案与对频率响应速度快的超速控制作为精调方案协同作用，为系统提供频率支撑和虚拟惯性控制所产生的不足予以补充，使得电力系统更加稳定；

在虚拟惯性控制调频过程中，当转子动能逐渐减少，转速降低时通过调用风电机组减载运行提供的备用容量等效于储能部分保证持续的调频能力。